调水工程河道内生态需水量研究及实例分析

生态需水的研究已成为国内外地球科学领域普遍关注的一个热点问题.南水北调西线工程调水河流牛态需水量的计算也是调水规模论证的基础.在对生态需水相关理论进行概括总结的基础上,应用国内外较为成熟的水文学和水力学方法,对西线调水工程的河道内生态需水量进行了分析计算,并根据南水北调西线工程调水区独特的生态环境保护目标,考虑主要保护两岸植被及河道内的水生生物,且结果能满足维持河流生态系统健康的需要,选取针对性的方法对河流生态需水量进行了分析与计算.结果表明:为满足不同保护对象对生态环境需水的要求,调水河段生态环境需水采用各月生态环境需水的外包线,即3-6月为4～55 m~3·s~(-1),7-2月为2～40 m~3·s~(-1).河道内各坝址下游的年均生态环境流量分别为:热巴40 m~3·s~1,阿安、仁达、珠安达、霍那均为6 m~3·s~(-1),洛若、克柯2均为2·7m~3·s~(-1).     

黄河中下游河道生态需水研究

 根据黄河流域生态需水的特点,将研究重点放在中下游河道,选择黄河中下游及部分支流的主要控制断面研究黄河流域河道内生态需水。以河流水体存在（不断流或干涸）、水生生物完整性以及河流系统的水沙平衡为保护目标,分别计算河道最小生态流量、适宜生态流量和洪水期生态流量,将不同生态流量耦合时间特征计算了全过程生态需水。研究结果表明,黄河中下游河道适宜生态流量、洪水期生态流量和最小生态流量的相对值分别为18%～29%、156%～187%、9%～15%,对应于汛前期（4-6月）、汛期（7-8月）和汛后枯水期（9-3月）的河道生态需水,据此算得黄河中下游流域年生态需水总量占多年平均径流量的35%～43%。从河流生态需水时间特征出发提出的全过程生态需水计算成果,将为黄河流域的水资源合理调度和管理,生态系统保护和恢复提供科学依据。     

新疆白杨河流域河道内外生态需水的研究

新疆白杨河流域是干旱与极端干旱叠加型流域,水资源短缺导致生态用水被生产生活用水大量挤占。为了科学有效利用白杨河流域水资源,为该流域河流生态系统的水资源规划和优化配置提供理论依据,并且促进该流域经济社会生态协调发展,基于水文气象资料和遥感数据,采用Tennant法和面积定额法计算白杨河流域河道内河流生态需水量和河道外植被、湿地、城市生态需水量,进行新疆白杨河流域河道内外生态需水的研究。结果表明:维护白杨河流域生态稳定的最低生态需水总量为15124.32万m³,其中河流生态需水5964.45万m³,植被生态需水4963.20万m³,湿地生态需水749.67万m³,城市生态需水3447万m³。白杨河流域河流生态需水主要集中在6—9月,植被生态需水主要集中在7—8月,且流域下游的生态需水量需要得到保障。     

生态水力半径法改进及其在青海湖流域的应用

 保障河流生态需水是实现流域水资源可持续利用的重要基础。本文在综合考虑水生生物对于河流水深要求以及生态需水年际差异的基础上,对传统生态水力半径法进行了改进,并以青海湖裸鲤为指示生物研究了青海湖流域两条主要河流（布哈河、沙柳河）的生态需水特征。结果表明：（1） 改进生态水力半径法计算结果较为合理并可以满足维持河流基本生态功能的需要,不考虑年际差异的生态需水计算结果将被显著高估;（2） 1958-2009年布哈河和沙柳河年生态需水量多年平均分别介于1.45×108-2.64×10⁸、1.26×10⁸-1.85×10⁸m³;（3） 布哈河和沙柳河4-5月生态缺水量多年平均分别为0.29×10⁸、0.21×10⁸m³。因此,改进生态水力半径法是计算河流生态需水的一种新型有效方法。     

玛纳斯河流域生态与环境需水研究初探

在总结国内外关于生态和环境需水研究的基础上,本文界定了玛纳斯河流域生态与环境需水的内涵.结合国内外生态与环境需水量的计算方法和玛纳斯河流域的实际情况,初步探讨了玛纳斯河流域生态和环境需水的研究思路、计算内容和方法,从而为定量评价玛纳斯河流域水资源的合理配置提供理论基础.     

渭河宝鸡段生态需水量的估算

目的气候的变暖变干和工农业用水的急剧增加造成了渭河宝鸡段水量大量减少,造成了生态系统的极大破坏,因而需要估算出一个切合实际的基本生态需水量来为水资源管理部门的水资源调度提供决策参考。方法收集渭河宝鸡段林家村站和魏家堡站1935~1970年的水文统计数据,通过Tennant方法计算出河道基本生态需水量,然后再与输沙需水量比较,以检验基本生态需水量能够满足输沙需水需求。结果初步计算的林家村断面和魏家堡断面的基本生态需水量分别为2.7×108 m3和4.5×108 m3,输沙需水量分别为3.01×108 m3和3.69×108 m3。结论为了既能满足基本的生态功能又能满足河道冲淤平衡,分别采用3.01×108 m3和4.5×108 m3作为林家村站断面和魏家堡断面的基本生态需水量。     

河流生态系统合理生态用水比例的确定

通过构建生态需水和生态用水比例模型，遵循生态需水比例和生态用水比例的相关关系，以生态需水比例为标准，确定生态用水比例，然后综合考虑社会经济用水的实际情况，确定适合当地水资源配置和社会经济发展水平的合理生态用水比例。以海河河流生态系统为例，视其河道内生态系统恢复到20世纪70年代初的水平为生态修复目标，计算河流系统生态需水，得到其生态需水的阈值区间为[16％～66％]。然后计算了1999—2002年海河实际生态用水比例，表明生态用水一直没有得到满足。最后通过与海河社会经济发展的协调，确定海河河流生态系统的合理生态用水比例应维持在(16％～46％)的阈值区间内。     

南方丘陵地区河流系统生态需水量的计算

从南方丘陵地区河流系统的生态需水系统构成出发，总结、修正和补充了生态需水量的计算方法，并通过实例说明南方丘陵地区河流系统生态需水量的计算过程，为流域水资源可持续开发利用的规划和管理提供科学依据。     

城市水生生态系统最小生态需水量——以北京为例

城市水生生态系统的最小生态需水量的确定是指导城市水资源综合规划、城市生态建设的基础内容之一。该文在对国内外生态需水研究进展调研与分析的基础上,对城市的水生生态系统最小生态需水计算方法进行了探讨与研究,提出了以外包络线为核心计算方法。并以北京市区水生生态系统为研究案例,建立了相应的生态目标,对水生生态系统生态需水重点参数进行了分析筛选,并且基于生态目标和城市水生生态系统的特点,计算了北京城区水生生态系统最小生态需水量,结果为5.8亿m3/a。     

鄱阳湖最小生态需水研究

基于鄱阳湖水文特征,建立鄱阳湖最小生态需水计算模型。研究将频率95%对应的水位为湖泊最低生态水位,根据鄱阳湖水位-面积关系曲线,得到对应的鄱阳湖湖区面积为1 503.9 km~2。通过折算将水面蒸发转换成湖面蒸发,得到湖面净蒸发量为483.09 mm,湖区年最小生态耗水为7.3亿m~3。采用计算河道内生态需水的方法计算出湖生态需水,运用最小月平均流量法、逐月最小流量法、Tennant法、90%保证率最枯月平均流量法和90%保证率逐月流量法等,对出湖河道生态需水进行计算,并用Tennant法对结果进行评价,通过分析比较得出90%保证率逐月流量法更适合确定鄱阳湖出湖最小生态流量,得到出湖最小生态需水为777.1亿m~3,最终得到鄱阳湖最小生态需水为784.4亿m~3。研究结果对鄱阳湖流域生态保育、水生态与水环境保护及水资源管理,提供重要科学依据。     

基于水文要素变化特征的浑河干流生态需水量计算

将浑河干流划分为4个区域进行生态需水量计算.根据浑河干流特点,将其生态需水分为河流基本生态需水、河流稀释自净需水、输沙需水和蒸发需水.根据浑河水文要素变化特征确定各类生态需水量的计算方法,并对各类生态需水进行类型整合.计算结果表明:北口前站全年的生态需水量为0.55×108 m3,抚顺站为9.59×108 m3,沈阳站为6.93×108 m3,邢家窝棚站为10.55×108 m3,并给出了逐月变化,以利于浑河干流水资源优化配置.结合浑河干流水文要素变化特征,对其生态需水量特征进行了分析,并提出相应建议.     

调水工程河道内生态需水量研究及实例分析

生态需水的研究已成为国内外地球科学领域普遍关注的一个热点问题.南水北调西线工程调水河流生态需水量的计算也是调水规模论证的基础.在对生态需水相关理论进行概括总结的基础上,应用国内外较为成熟的水文学和水力学方法,对西线调水工程的河道内生态需水量进行了分析计算,并根据南水北调西线工程调水区独特的生态环境保护目标,考虑主要保护两岸植被及河道内的水生生物,且结果能满足维持河流生态系统健康的需要,选取针对性的方法对河流生态需水量进行了分析与计算.结果表明:为满足不同保护对象对生态环境需水的要求,调水河段生态环境需水采用各月生态环境需水的外包线,即3—6月为4~55 m3.s-1,7—2月为2~40 m3.s-1.河道内各坝址下游的年均生态环境流量分别为:热巴40 m3.s-1,阿安、仁达、珠安达、霍那均为6 m3.s-1,洛若、克柯2均为2.7 m3.s-1.     

基于不同生态目标的玉符河湿地生态需水量研究

为保护北方地区湿地生态环境健康、恢复物种多样性,首要任务是确定湿地的生态需水量,以确定所需补水量。本文针对北方地区的河道型湿地,以济南市玉符河湿地为例,考虑丰、平、枯水年不同降水频率下的水面净蒸发,结合植被、土壤、野生生物栖息地、地下水补给需水量,利用水量平衡法汇总得到针对不同生态目标的理想、适宜和最小生态需水量。计算结果表明：消耗型最低生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为5.976~7.018×106 m3、3.954~4.857×106 m3、1.937~2.837×106 m3;保护型合理生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为9.839~11.181×106 m3、5.817~6.922×106 m3、2.762~3.770×106 m3。本文计算成果为下一步玉符河湿地生态环境健康的保护和物种多样性的恢复提供了理论支撑。     

Ecological Water Requirement Estimates for Typical Areas in the Huaihe Basin

Aquatic ecosystems require ecological water allocation to prevent from being damaged by natural disasters and undue exploitation. This paper discusses and estimates the ecological water requirements （EWRs） of typical areas in the Huaihe Basin to determine rational allocations of water resources and pro- mote regional improvements of the ecological environment. The main river course, including Hongze Lake and Nansi Lake, was selected as the study subject. Calculational methods for the river and lake EWRs were based on the reasonableness of the results and data availability. The monthly guarantee rate method was used to calculate monthly, flood period, non-flood period, and annual EWRs for the main river course and the main tributaries at two different guarantee rates. The minimum water level method was used to calculate annual EWRs for Hongze Lake and the upper and lower Nansi Lake of 1.521×10^9 m^3, 0.637×10^9 m^3, and 0.306×10^9 m^3. The results were used to evaluate the rationality of the quantity of water resources allocated to ecological uses in the Huaihe Basin during 1998-2003. The result shows that the present water resource allocations in the Huaihe Basin cannot satisfy the basic ecological requirements for some years, especially years with less precipitation.     

Construction of habitat suitability models （HSMs） for benthic macroinvertebrate and their applications to instream environmental flows： A case study in Xiangxi River of Three Gorges Reservior region, China

Based on a long-term ecological monitoring,the present study chose the most dominant benthic macroinvertebrate(Baetis spp.)as tar-get organisms in Xiangxi River,built the habitat suitability models(HSMs)for water depth,current velocity and substrate,respectively,which is the first aquatic organisms model for habitat suitability in the Chinese Mainland with a long-term consecutive in situ measurement.In order to protect the biointegrity and function of the river ecosystem,the theory system of instream environmental flow should be categorized into three hierarchies, namely minimum required instream flow(hydrological level),minimum instream environmental flow(bio-species level),and optimum instream environmental flow(ecosystem level).These three hierarchies of instream environmental flow models were then constructed with the hydropogical and seighted usable area(WUA)method.The results show that the minimum required instream flow of Yiangxi River calculated by the Tennant method(10% of the mean annual flow)was 0.615m3s-1;the minimum instream environmental flow accounted for 19.22% of the mean annual flow(namely 1.182m3s-1),which was the damaged river channel flow in the dry season;and 42.91% of the mean annual flow(namely 2.639m3s-1)should be viewed as the optimum instream environmental flow in order to protect the health of the river ecosystem,maintain the instream biodiversity,and reduce the impact of small hydropower stations nearby the Xiangxi River.We recommend that the hydrological and biological methods can help establish better instream environmental flow models and design best management practices for use in the small hydropower station project.     

梯级浮床修复黑臭河道过程中浮游植物动态研究

采用现场试验方法,将挺水、浮叶和沉水植物组合成梯级浮床以修复黑臭河道;监测浮游植物动态变化情况,并结合水质理化指标对梯级浮床修复黑臭河道的机理进行研究,以期为黑臭河道治理与修复提供参考.实验结果表明,经梯级浮床修复后,浮游植物种类中绿藻门和蓝藻门所占比例明显下降,优势种也发生改变,其中沉水植物浮床浮游植物门类最多,反映...     

三峡大学沙河生态环境需水量研究综述

河流系统的生态需水是指维持河流正常的生态结构和功能所需要的一定水质最小水量,具有明显的时空变化特征.对河流生态环境需水,在国外已经引起了政府管理部门的重视,并有了一些计算方法.结合三峡大学沙河河道环境需水,介绍了国外的生态环境需水量研究方法.     

城市河道综合整治中生态护岸建设初探

城市河岸带连通城市生态系统中水陆生态系统,不仅在城市行洪排涝,水土保持方面发挥巨大作用,而且具有十分重要的景观和生态学价值.为克服传统硬质河道护岸的种种弊端,生态护岸已经成为国内外城市生态河道建设的重要环节.从生态水利学角度分析了城市河道的特点和城市河道护岸工程的现状及其主要问题,并在参照国内外有关城市河道整治经验以及中国传统河工方法的基础上,提出了对建设生态护岸的一些设想,以期为当前蓬勃开展的城市河道综合整治提供借鉴和参考.